大学物理(下)课件：13-5循环过程卡诺循环

13-5循环过程卡诺循环

在生产实践中需要持续不断地把热转换为功，但依靠一个单独的变化过程不能达到这个目的。循环过程

如：汽缸中气体作等温膨胀时，它从热源吸热对外作功，它所吸收的热量全部用来对外作功。但是，由于汽缸长度总是有限的，这个过程不能无限地进行下去，所以依靠气体等温膨胀所作的功是有限的，为了维持不断地把热量转变为功，必须利用循环过程.热机热机——持续地将热量转变为功的机器.制冷机循环示意图在热机工作过程中，被用来吸收热量并对外的工作物质（例如水），经过一系列的变化后又都回到了它的初始状态，即经历了一定的热力学循环.水（锅炉）加热高温蒸汽推动活塞作功低温蒸汽（冷凝器）放热蒸汽机循环过程热力学第一定律特征AB循环过程=循环过程中系统吸收的热量全部用来作功.系统（工作物质）经过一系列变化状态过程后，又回到原来的状态的过程叫热力学循环过程.AB循环过程中的功和热量=净功=循环曲线围成的图形面积.净吸热总吸热总放热(取绝对值)Q1Q2系统经历一完整的正循环，将从高温热源处吸收热量，其中一部分对外作功，一部分放热给低温热源.ABQ1Q2正循环(顺时针)用途:

对外作功可提供动力能源.ABQ1Q2逆循环(逆时针)用途:

制冷向外界放出热量，使一定区域内的温度降低，用来制冷.循环过程的分类热机热机效率高温热源低温热源AB热机工作原理致冷机致冷系数致冷机高温热源AB低温热源制冷机：

从低温热源吸热Q2

，向高温热源放热Q1

，外界作功.制冷机工作原理

例1汽油机可近似看成如图循环过程(Otto循环)，其中AB和CD为绝热过程，求此循环效率.解吸放CDBApV1V2oBC和DA：等容过程BC：吸收热量DA：放出热量解又AB和CD是绝热过程：所以吸放CDBApV1V2o1423

例2

1mol氦气经过如图所示的循环过程，其中，

求1—2、2—3、3—4、4—1各过程中气体吸收的热量和热机的效率.解由理想气体物态方程得1423卡诺循环

1824年法国的年青工程师卡诺提出一个工作在两热源之间的理想循环——卡诺循环.给出了热机效率的理论极限值；他还提出了著名的卡诺定理.卡诺循环由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成.卡诺热机WABCD低温热源T2高温热源T121TT>卡诺循环

A—B

等温膨胀

B—C

绝热膨胀

C—D

等温压缩

D—A

绝热压缩WABCD卡诺循环特点简单：只需要两个热源重要：可以组成任何一种循环卡诺循环WABCD理想气体卡诺循环热机效率的计算A—B等温膨胀吸热B—C

绝热过程

WABCD理想气体卡诺循环热机效率的计算C—D

等温压缩放热

D—A

绝热过程卡诺热机效率WABCD为了计算总的功与热，有必要得出V1、V2、V3、V4间的关系.因为：所以：说明：1）卡诺循环的效率只与两个热源温度有关，与工作物质无关，两热源的温差越大，则卡诺循环的效率越高.2）卡诺循环效率总小于1卡诺热机效率WABCD高温热源T1卡诺致冷机卡诺制冷机（卡诺逆循环）低温热源T2工质把从低温热源吸收的热量Q2和外界对它所作的功Ｗ以热量的形式传给高温热源Q1.卡诺致冷机致冷系数Ａ－Ｄ绝热过程Ｃ－Ｂ绝热过程Ｄ－Ｃ等温膨胀过程Ｂ－Ａ等温压缩过程WABCD卡诺制冷机（卡诺逆循环）

图中两卡诺循环

吗？讨论

例2

一电冰箱放在室温为的房间里，冰箱储藏柜中的温度维持在.现每天有的热量自房间传入冰箱内,若要维持冰箱内温度不变,外界每天需作多少功,其功率为多少?设在至之间运转的冰箱的致冷系数是卡诺致冷机致冷系数的55%.解房间传入冰箱的热量热平衡时由得保持冰箱在至之间运转，每天需作功功率实际技术中的典型循环汽油机：奥托循环等体升压柴油机：狄塞尔循环两个绝热过程，一个等压过程，一个等体过程斯特林循环（多用于致冷机）两个等温过程两个等体过程例

1mol氧气作如图所示的循环.求循环效率.pVpV00等温abc002V2p0例

1mol氧气作如图所示的循环.求循环效率.解:pVpV00等温abc002VQcaQabQbc电冰箱的工作原理再经管道进入冷凝器，通过水或空气冷却散热变成低温高压液体.然后通过过滤器滤掉水分和杂质,流入毛细管,使其经节流膨胀变为低温低压液体，开始时，一定量工作物质(如干燥氟里昂)进入压缩机中，被绝热压缩成高温高压蒸汽。低温低压液体蒸发器低温低压气体毛细管过滤器低温高压液体冷凝器高温高压气体压缩机随后进入冰箱的蒸发器，液态氟里昂在低压条件下迅速汽化，从而从蒸发器中吸收大量的热量，使冷却室及其中的物体降温，达到致冷的效果（以氟里昂为工作